L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Geoff Nash de l’Université d’Exeter, a créé une nouvelle structure capable de manipuler les ondes sonores à fréquence extrême – également appelées ondes acoustiques de surface ou « nanoséismes », car elles traversent la surface d’un matériau solide de la même manière que les tremblements de terre sur terre.
Bien que les ondes acoustiques de surface (SAW) constituent un élément clé d’une multitude de technologies, elles se sont avérées extrêmement difficiles à contrôler avec un certain degré de précision. Aujourd’hui, l’équipe du département des sciences naturelles de l’Université d’Exeter a mis au point un nouveau type de structure, connu sous le nom de « cristal phononique », qui, lorsqu’il est modelé dans un dispositif, peut être utilisé pour diriger et guider les nanoséismes.
La recherche est publiée dans la revue scientifique de premier plan, Nature Communications, le 2 août 2017.
Le professeur Nash, auteur principal de la recherche, a déclaré : « Les dispositifs à ondes acoustiques de surface se trouvent déjà dans une myriade de technologies, y compris les systèmes radar et la détection chimique, mais sont de plus en plus développés pour des applications telles que le laboratoire sur puce.
« Les approches de laboratoire sur puce réduisent les laboratoires de chimie et de biologie conventionnels à la taille de quelques millimètres, et les SAW de ces systèmes peuvent être utilisés pour transporter et mélanger des produits chimiques, ou pour effectuer des fonctions biologiques telles que le tri cellulaire.
« Pourtant, jusqu’à présent, il a été extrêmement difficile de fabriquer une structure telle que la nôtre qui puisse être utilisée pour diriger facilement les ondes acoustiques de surface. Notre nouvelle conception de cristal phononique est capable de contrôler les nanoséismes avec seulement une poignée d’éléments cristallins, ce qui le rend beaucoup plus facile à produire que ceux précédemment démontrés.
« Nous sommes convaincus que ces résultats ouvriront la voie à la prochaine génération de nouveaux concepts de dispositifs SAW, tels que les biocapteurs de laboratoire sur puce, qui reposent sur le contrôle et la manipulation des nanoséismes SAW. Plus remarquable encore, il a également été proposé que ces structures pourraient être mises à l’échelle pour fournir une protection contre les tremblements de terre.
L’étude innovante a commencé comme un projet de premier cycle avec les étudiants Benjamin Ash et Sophie Worsfold, qui sont deux des quatre auteurs de l’article de recherche. Ben étudie actuellement pour un doctorat à Exeter avec le professeur Peter Vukusic, l’auteur final de l’article, et le professeur Nash au sein du Centre de formation doctorale en métamatériaux EPSRC d’Exeter.
Sophie a déclaré : « Travailler avec Geoff et son groupe pour mon projet de premier cycle a été l’une de mes parties préférées de mon diplôme. Bien que je suive maintenant une formation pour devenir actuaire, j’utilise bon nombre des compétences que j’ai acquises au jour le jour dans mon rôle, et l’indépendance et la confiance que j’ai acquises se sont avérées inestimables dans la poursuite de ma carrière. Je suis incroyablement enthousiaste d’avoir participé à cette recherche révolutionnaire.
Le professeur Nash, directeur des sciences naturelles à Exeter, a ajouté : « Ayant quitté l’industrie pour s’installer à Exeter relativement récemment, il a été absolument fantastique de pouvoir impliquer nos brillants étudiants de premier cycle dans mes recherches. Ils apportent de l’énergie, de l’enthousiasme et une perspective différente, et apportent une contribution réelle et extrêmement précieuse à la recherche de mon groupe.
Natural Sciences at Exeter est un programme phare innovant conçu pour explorer les concepts scientifiques nécessaires à l’explication du monde naturel, de l’échelle nanométrique aux systèmes complexes du climat de la Terre et de notre système solaire.
